流域尺度的营养物质输移模型研究综述

近几十年来,水体富营养化已成为许多国家密切关注的环境问题,氮、磷等湖泊富营养化营养元素与流域的点源、非点源排放密切相关。随着点源治理水平的逐步提高,非点源污染的比重和危害将逐步增大。对流域的营养物质输移进行数值模拟对于揭示我国浅水湖泊富营养化的机制有重要的意义。国内外对这类模型已经有相当多的研究,形成了种类繁多的各类非点源污染模型。从湖泊营养盐外源输移的研究角度出发,分析了流域尺度的营养盐输移模拟机理性模型的结构特征,并对非点源污染模型在国内外的研究概况、模型的研究动态、主要模型的功能、结构及其特点和发展趋势进行了多视角的综述。     

20世纪80年代以来洪湖流域营养物质输移模拟研究

选择位于长江中游的洪湖流域作为研究对象，应用流域分布式水文模型SWAT，探讨现代农业条件下流域面源营养盐输移的规律。模拟时段选择为1983～2002年。模拟的边界条件设置为自然地形、土壤、现代农业生产及土地利用方式，其中土壤资料包括营养盐（N和P）、有机质含量、粒径等理化参数。径流量与营养盐输出模拟结果与实测值有较好的吻合程度，可以通过置信度95％的显著性检验。模拟结果显示，现代农业条件下流域营养盐输出，TN和TP浓度变化有明显的季节特征，体现了区域耕作方式、径流对营养盐输出浓度的影响。模拟时段内营养盐输出浓度呈明显增长趋势，体现了农药化肥的施用对流域营养盐输移的影响。     

太湖流域上游外源氮、磷入湖通量模拟初步研究

湖泊-流域构成的复杂系统是湖泊富营养化研究的热点。应用SWAT模型对长江下游太湖流域上游外源氮、磷入湖通量进行模拟，以反映陆源入湖氮、磷营养盐的通量、空间分布和时间变化情况。以水文模拟为基础，引入相关系数（R）和Nash Sutcliffe效益系数（Ens）评价模拟结果。水文模拟率定期月均值R多在85%以上，Ens在024~090，模拟年平均径流量相对误差为32%。验证期各站月均值R均在80%以上，模拟年总量误差为81%。模拟结果显示，流域多年平均径流量为10415×108m3，营养盐输出浓度浙西区TN、TP分别为238 mg/L、018 mg/L；湖西区分别为568 mg/L、043 mg/L；武虞锡澄区分别为614 mg/L、040 mg/L。流域营养盐多年平均入湖通量TN为42 730 t/a，TP为3 075 t/a，2000年开始，流域TN、TP的入湖通量均有下降趋势。流域营养盐具显著空间差异，陈东港-大浦口、小梅口-长兜港、武进港-直湖港是最主要的入湖通道，贡献率分别达到27%、24%和20%，应作为流域外源营养物质管理和控制的重要区域